月球在過去幾億年已縮小了50米 這個趨勢還在繼續

[ 摘要 ]隨著月球內部溫度的降低，月球正在收縮，在過去的幾億年間，月球比原來變小了大約50米。

騰訊科技訊 據外媒報道，資深科學家托馬斯·沃特近日在自然雜誌子刊發表論文報告了對月球構造運動和月震的新研究。隨著月球內部溫度的降低，月球正在收縮，在過去的幾億年間，月球比原來變小了大約50米。打個比方，葡萄晒成葡萄乾時會產生皺紋，月亮在收縮時也會產生皺紋，但葡萄乾表皮皺紋軟而有韌性，而月球表面的地殼則是脆的，所以當月球收縮時，表面就會斷裂，形成逆衝斷層，其中一部分地殼被推到鄰近部分的上方。

“我們的分析首次證明這些斷層仍然活躍，隨著月球繼續逐漸變冷並收縮，這種斷層活動可能導致瞭如今的月震，”美國國家航空航天博物館地球與行星研究中心的資深科學家托馬斯·沃特斯（Thomas Watters）說道。“其中一些月震可能相當強烈，大約相當於里氏5級。”

從月球表面看，這些斷層崖就像階梯狀的懸崖，高度通常有十幾米到幾十米，延伸則為數千米。1972年，阿波羅17號執行任務時，登月點位於陶拉斯-利特羅（Taurus-Littrow）山谷，宇航員尤金·塞爾南（Eugene Cernan）和哈里森·施密特（Harrison Schmitt）為了將月球車開上陡峭的Lee-Lincoln斷層崖，只得選擇之字形路徑行進。

圖注：美國航天局（NASA）的月球勘測軌道器探測器（LRO）拍攝的陶拉斯-利特羅山谷。

瓦特斯是這項研究的主要作者。早前，阿波羅號宇航員在月球上放置的四個地震儀。針對地震儀收集的資料，該研究的科學家使用一種演算法，或者說是數學程式，更好更準地確定月震的位置。地震檢波器是測量地震產生的震動的儀器，記錄各種地震波的到達時間和強度，從而大致確定震中的位置。

在阿波羅11號、12號、14號、15號和16號任務中，宇航員把儀器放在月球表面。阿波羅11號地震儀只工作了三週，但剩下的四個記錄了1969年至1977年間的28次淺層月震，該研究認為是這些斷層引發了這些月震。這些月震的震級在里氏2級到5級之間。

根據新演算法科修正後的位置資料，研究小組發現，28次淺層月震中有8次發生在月球影象中可見斷層30公里以內。這一距離足以暫時將月震歸因於斷層，因為該研究小組的模型顯示，考慮到斷層崖的大小，在這一距離內，發生強烈月震在預料之中。此外，新的分析發現，在這8次月震中，有6次發生在月球處於或接近其遠地點時。月球來到這個位置，地球引力所產生的附加潮汐應力使總應力達到峰值，這些斷層發生滑移的可能性就會增大。

LRO相機拍攝到數千個斷層，上圖箭頭所指的逆衝斷層崖是其中之一。

“我們認為，這8次地震，很有可能是由於月殼受到整體收縮和潮汐力的擠壓而產生的應力累積而導致斷層滑動而產生的，這表明阿波羅地震儀記錄了月球的收縮，而月球仍存在構造活動，”瓦特斯說道。研究人員進行了1萬次模擬，以計算在應力最大時，在斷層附近發生多次月震的巧合的可能性。研究小組發現這一數字不到4%。此外，雖然其他事件，如流星體撞擊，可以產生月震，但其產生的月震特徵與斷層滑動事件產生的月震不同。

NASA的LRO探測器拍攝的高度詳細的月球影象也為這些斷層的活動提供了證據。LRO照相機已經拍攝了3500多處斷層崖的影象。其中一些影象顯示，斷層崖斜坡及附近相對明亮的區域底部有滑坡或巨礫。由於太陽和太空輻射的風化作用，月球表面的物質會逐漸變暗，所以，如果某區域較亮，則表示該區域是新近暴露出來的，這就又和月震時的構造活動相契合。維泰洛（Vitello）撞擊坑的斷層崖的斜坡上有一些新的巨礫，傑馬·弗裡西斯環形山（Gemma Frisius C）和穆切斯（Mouchez L）環形山附近斷層的也有明亮區域，這都是月球構造活動的例證。LRO相機的斷層影象還顯示了巨礫滑落時的軌跡。這些巨礫的軌跡就是最近一次月震的證據，因為在地質時間尺度上，降落在月球上的微流星體會在較短時間內將這些軌跡抹去。薛定諤盆地（Schr?dinger basin）內斷層附近的巨礫軌跡就被認為是由最近月震引發的巨礫滾動造成的。

圖注：上圖星號處就是阿波羅17號著陸點所在地陶拉斯-利特羅山谷。

此外，修正後的一個月震震中距阿波羅17號宇航員穿過的Lee-Lincoln斷層崖只有13公里。宇航員還檢查了靠近著陸點的北山斜坡上的巨礫和巨礫軌跡。Lee-Lincoln斷層崖南段的南山上的一處大型滑坡則進一步證明，斷層滑動事件可能引發了月震。

“近50年前的資料和LRO的資料相結合，促進了我們對月球的瞭解，同時也為未來研究月球內部的任務指明瞭方向，這真的很了不起，”NASA戈達德太空飛行中心LRO專案科學家約翰·凱勒（John Keller）說道。

由於LRO自2009年以來一直在拍攝月球表面，研究小組想要比較一下特定斷層區域在不同時期的照片，看看是否能發現最近月震活動的證據。此外，“在月球表面建立一個新的地震檢波器網路應該是人類探索月球的首要任務，這不僅是為了更多地瞭解月球內部，也為了確定月震的危險性，”論文合著者、NASA馬歇爾太空飛行中心的行星地震學家蕾妮·韋伯（Renee Weber）說道。

月球並不是太陽系中唯一一個隨著年齡增長而收縮的星球。水星上巨大的逆衝斷層，長約1000公里，高約3公里，這些斷層明顯大於月球上的斷層，這表明水星收縮幅度要比月球大許多。

NASA將於2024年進行載人登月。屆時，宇航員將在月球南極著陸。NASA將在2028年之前建立可持續的任務，然後人類可以帶著在月球上學到經驗飛往火星。

這項研究由NASA的LRO專案資助，並得到了加拿大自然科學與工程研究委員會的額外支援。LRO探測器由NASA科學任務理事會負責。LRO照相機則由亞利桑那州立大學管理。（騰訊科技編譯/羽佳）